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TWI572945B - 穿戴式顯示裝置 - Google Patents

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TWI572945B
TWI572945B TW105107867A TW105107867A TWI572945B TW I572945 B TWI572945 B TW I572945B TW 105107867 A TW105107867 A TW 105107867A TW 105107867 A TW105107867 A TW 105107867A TW I572945 B TWI572945 B TW I572945B
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light guiding
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display panel
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陳金良
王凱弘
張松曜
陳建亨
黃晉緯
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恆顥科技股份有限公司
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    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133615—Edge-illuminating devices, i.e. illuminating from the side
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
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    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
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  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Planar Illumination Modules (AREA)

Description

穿戴式顯示裝置
本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種穿戴式顯示裝置。
目前穿戴式顯示裝置主要為有機電致發光(Organic Electro-Luminescent, OEL)顯示裝置。有機電致發光顯示裝置利用有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode, OLED)提供顯示所需之光源，因此有機電致發光顯示裝置可以不用設置背光模組。惟有機發光二極體對水氣及氧氣的耐受性(tolerance)不佳，而需採用真空設備製作。因此，目前穿戴式顯示裝置的價格普遍昂貴。
穿戴式顯示裝置若採用背光模組提供顯示所需之光源，雖可具有價格低的優勢，但容易因區域亮度不均的問題而導致顯示品質不佳，例如鄰近光源的區域較亮而遠離光源的區域較暗以至於顯示畫面亮暗不均。是以，如何在價格的優勢下，改善區域亮度不均的問題，便成為此領域研發人員亟欲解決的問題之一。
本發明提供一種穿戴式顯示裝置，其兼具價格優勢及顯示品質。
本發明的一種穿戴式顯示裝置，其包括顯示面板、背光模組、中心轉軸以及至少一指針。背光模組與顯示面板相對且包括導光板、光源以及至少一光學膜片。導光板具有多個導光微結構。導光微結構位於導光板背對顯示面板的表面，其中導光微結構在導光板的周圍區域的密度小於導光微結構在導光板的中心區域的密度。光源包括至少一發光元件。所述至少一發光元件位於導光板的側面。所述至少一光學膜片位於導光板與顯示面板之間，其中顯示面板、導光板以及所述至少一光學膜片分別具有貫孔，且顯示面板、導光板以及所述至少一光學膜片的貫孔彼此連通而形成容置孔。中心轉軸位於容置孔中，且中心轉軸靠近顯示面板的端部凸出於容置孔。所述至少一指針與中心轉軸的端部耦接，且中心轉軸作為所述至少一指針的旋轉中心。
在本發明的一實施例中，上述的導光微結構在鄰近所述至少一發光元件的密度為每平方毫米15個至每平方毫米20個，且導光微結構在導光板的中心區域的密度為每平方毫米20個至每平方毫米25個。
在本發明的一實施例中，上述的各導光微結構的最大粒徑為30微米至50微米。
在本發明的一實施例中，上述的導光微結構是凹入於導光板的溝槽或是凸出於導光板的網點。
在本發明的一實施例中，上述的光源更包括電路板。所述至少一發光元件配置在電路板上。背光模組更包括反射片。反射片位於導光板與電路板之間，且反射片具有至少一開口。所述至少一發光元件透過所述至少一開口而配置在導光板的側面。
在本發明的一實施例中，上述的背光模組更包括至少一導光條。所述至少一導光條圍繞導光板，且所述至少一導光條的兩端分別指向所述至少一發光元件。
在本發明的一實施例中，上述的導光板具有第一凸出部以及第二凸出部。第一凸出部以及第二凸出部凸出於導光板的側面，且所述至少一導光條位於第一凸出部與第二凸出部之間。
在本發明的一實施例中，上述的背光模組更包括反射件。反射件包覆所述至少一導光條、第一凸出部以及第二凸出部。
在本發明的一實施例中，上述的至少一導光條的外表面形成有反射層，且所述至少一導光條透過黏著層與導光板接合。
在本發明的一實施例中，上述的背光模組更包括遮光層。遮光層形成在所述至少一光學膜片的內緣。
基於上述，本發明實施例的穿戴式顯示裝置利用背光模組提供顯示所需的光源。此外，藉由導光微結構的區域密度設計提升自背光模組射出之面光源的均勻性。因此，穿戴式顯示裝置可具有低價優勢及良好的顯示品質。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A是依照本發明的一實施例的一種穿戴式顯示裝置的剖面示意圖。圖1B是依照本發明的一實施例的一種穿戴式顯示裝置的爆炸圖。圖2是圖1A中光源及導光板的另一實施型態的上視示意圖。圖3是圖1A中背光膜組的另一實施型態的局部示意圖。
請先參照圖1A及圖1B，穿戴式顯示裝置10包括顯示面板12、背光模組14、中心轉軸16以及至少一指針18。背光模組14與顯示面板12相對且包括導光板141、光源142以及至少一光學膜片143。導光板141具有多個導光微結構MS。導光微結構MS位於導光板141背對顯示面板12的表面S141B，其中導光微結構MS在導光板141的周圍區域的密度小於導光微結構MS在導光板141的中心區域的密度。光源142包括至少一發光元件1421。所述至少一發光元件1421位於導光板141的側面S141S(參照圖1A)。所述至少一光學膜片143位於導光板141與顯示面板12之間，其中顯示面板12、導光板141以及所述至少一光學膜片143分別具有貫孔T1、T2、T3，且顯示面板12、導光板141以及所述至少一光學膜片143的貫孔T1、T2、T3彼此連通而形成容置孔RC。中心轉軸16位於容置孔RC中，且中心轉軸16靠近顯示面板12的端部161凸出於容置孔RC。所述至少一指針18與中心轉軸16的端部161耦接，且中心轉軸16作為所述至少一指針18的旋轉中心。舉例而言，所述至少一指針18可包括時針181及分針182，但不以此為限。
穿戴式顯示裝置10藉由顯示面板12而可具有影像顯示功能。顯示面板12可依需求而被開啟(提供影像畫面)或被關閉(未提供影像畫面)。當顯示面板12被開啟時，背光模組14中的光源142可同時被開啟，以提供顯示所需的光源。舉例而言，顯示面板12是液晶面板，但不以此為限。
背光模組14可以是側邊入光式背光模組，以降低穿戴式顯示裝置10的整體厚度。在背光模組14中，所述至少一發光元件1421適於提供顯示所需的光束。所述至少一發光元件1421例如是發光二極體，但不以此為限。光束經由導光板141的側面S141S進入導光板141中。進入導光板141的光束藉由全反射而傳遞於導光板141中。導光微結構MS適於破壞全反射，使光束自導光板141面向顯示面板12的表面S141T射出。舉例而言，導光微結構MS可以是凹入於導光板141的溝槽(如圖1A及圖1B所示)或是凸出於導光板141的網點(未繪示)，但不以此為限。溝槽及網點的形狀及其分布可視需求調整，而不限於圖1A及圖1B所繪示者。
藉由導光微結構MS的區域密度設計，可調變導光板141各區域的出光量，使自背光模組14射出之面光源的亮度較為均勻。進一步而言，所述至少一發光元件1421配置在導光板141的側面S141S，因此導光板141中的光能量分布由周圍區域朝中心區域遞減。藉由使導光微結構MS在導光板141的周圍區域的密度小於導光微結構MS在導光板141的中心區域的密度，可降低周圍區域的出光量，並使大部分光束朝導光板141的中心區域傳遞且自中心區域射出導光板141。如此，有助於縮減周圍區域與中心區域的亮度差異，並提升自背光模組14射出之面光源的均勻性。
在本實施例中，導光微結構MS在鄰近所述至少一發光元件1421的密度例如為每平方毫米15個至每平方毫米20個，且導光微結構MS在導光板141的中心區域的密度例如為每平方毫米20個至每平方毫米25個。此外，各導光微結構MS的最大粒徑例如為30微米至50微米。
除了所述至少一發光元件1421，光源142可進一步包括電路板1422，以供電至所述至少一發光元件1421。所述至少一發光元件1421配置在電路板1422上。背光模組14可進一步包括反射片144，以藉由將射出表面S141B的光束反射回導光板141中來提升光的利用率。反射片144位於導光板141與電路板1422之間，且反射片144具有至少一開口O。所述至少一發光元件1421透過所述至少一開口O而配置在導光板141的側面S141S。除了開口O之外，反射片144還可具有貫孔T4。貫孔T4與貫孔T1、T2、T3彼此連通，以利配置中心轉軸16。
由於光束傳遞至導光板141的貫孔T2後會被中心轉軸16阻擋而無法傳遞至對向側，因此為避免中心轉軸16的附近產生局部暗區，本實施例設置多個發光元件1421，且發光元件1421對稱排列在導光板141的側面S141S。在本實施例中，所述至少一發光元件1421的數量是2個，但不以此為限。在其他實施例中，所述至少一發光元件1421的數量也可以是3個或3個以上。
在另一實施例中，如圖2所示，背光模組14也可包括至少一導光條145。所述至少一導光條145圍繞導光板141，且所述至少一導光條145的兩端分別指向所述至少一發光元件1421。導光條145可以是任何適於配置在導光板141的側面S141S且能夠導光的結構，如光纖，但不以此為限。
來自所述至少一發光元件1421的光束經由所述至少一導光條145的兩端入射進所述至少一導光條145，並可藉由全反射而傳遞於所述至少一導光條145中。在不滿足全反射條件的情況下，傳遞於所述至少一導光條145中的光束有機會射進導光板141中。換句話說，所述至少一導光條145的設置等效於在導光板141的側面S141S設置多個發光元件1421。在此架構下，可降低發光元件1421的數量，而更省電。
在又一實施例中，如圖3所示，導光板141A可具有第一凸出部P1以及第二凸出部P2。第一凸出部P1以及第二凸出部P2凸出於導光板141A的側面S141AS，且所述至少一導光條145位於第一凸出部P1與第二凸出部P2之間。在本實施例中，背光模組14可進一步包括反射件146。反射件146包覆所述至少一導光條145、第一凸出部P1以及第二凸出部P2，以藉由將射出所述至少一導光條145的光束朝導光板141A反射來提升光的利用率。在另一實施例中，所述至少一導光條145的外表面可形成有反射層，且所述至少一導光條145可透過黏著層(未繪示)與導光板141A接合。如此，可省略反射件146的設置。形成反射層的方法可以是鍍金屬膜或是塗佈反射塗料，但不以此為限。
請再參照圖1A及圖1B，所述至少一光學膜片143適於改變光能量分布或進一步提升面光源的均勻性。舉例而言，所述至少一光學膜片143可包括第一擴散片1431、第一稜鏡片1432、第二稜鏡片1433以及第二擴散片1434，其中第一擴散片1431以及第二擴散片1434適於提升面光源的均勻性，而第一稜鏡片1432以及第二稜鏡片1433適於提供集光增亮的效果。第一擴散片1431、第一稜鏡片1432、第二稜鏡片1433以及第二擴散片1434例如依序堆疊在導光板141與顯示面板12之間，然而，所述至少一光學膜片143的數量及種類不限於上述。
在一實施例中，為避免傳遞至貫孔T2的光束在容置孔RC形成亮紋而影響穿戴式顯示裝置10的視覺效果，背光模組14可進一步包括遮光層(未繪示)。遮光層可以形成在所述至少一光學膜片143的內緣。舉例而言，遮光層可以形成在最頂層的光學膜片143(如第二擴散片1434)的內緣或是形成在最底層的光學膜片143(如第一擴散片1431)的內緣，但不以此為限。此外，遮光層可以是蓋套、遮光的膠帶或塗料等。
綜上所述，本發明實施例的穿戴式顯示裝置利用背光模組提供顯示所需的光源。此外，藉由導光微結構的區域密度設計提升背光模組出光的均勻性。因此，穿戴式顯示裝置可具有低價優勢及良好的顯示品質。在一實施例中，背光模組還可藉由光纖的設置來降低發光元件的數量並達到省電的訴求。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧穿戴式顯示裝置
12‧‧‧顯示面板
14‧‧‧背光模組
16‧‧‧中心轉軸
18‧‧‧指針
141、141A‧‧‧導光板
142‧‧‧光源
143‧‧‧光學膜片
144‧‧‧反射片
145‧‧‧導光條
146‧‧‧反射件
161‧‧‧端部
181‧‧‧時針
182‧‧‧分針
1421‧‧‧發光元件
1422‧‧‧電路板
1431‧‧‧第一擴散片
1432‧‧‧第一稜鏡片
1433‧‧‧第二稜鏡片
1434‧‧‧第二擴散片
MS‧‧‧導光微結構
O‧‧‧開口
P1‧‧‧第一凸出部
P2‧‧‧第二凸出部
RC‧‧‧容置孔
S141B、S141T‧‧‧表面
S141S、S141AS‧‧‧側面
T1、T2、T3、T4‧‧‧貫孔
圖1A是依照本發明的一實施例的一種穿戴式顯示裝置的剖面示意圖。 圖1B是依照本發明的一實施例的一種穿戴式顯示裝置的爆炸圖。 圖2是圖1A中光源及導光板的另一實施型態的上視示意圖。 圖3是圖1A中背光膜組的另一實施型態的局部示意圖。
10‧‧‧穿戴式顯示裝置
12‧‧‧顯示面板
14‧‧‧背光模組
16‧‧‧中心轉軸
18‧‧‧指針
141‧‧‧導光板
142‧‧‧光源
143‧‧‧光學膜片
144‧‧‧反射片
161‧‧‧端部
181‧‧‧時針
182‧‧‧分針
1421‧‧‧發光元件
1422‧‧‧電路板
1431‧‧‧第一擴散片
1432‧‧‧第一稜鏡片
1433‧‧‧第二稜鏡片
1434‧‧‧第二擴散片
MS‧‧‧導光微結構
RC‧‧‧容置孔
S141B、S141T‧‧‧表面
S141S‧‧‧側面

Claims (8)

  1. 一種穿戴式顯示裝置，包括：一顯示面板；一背光模組，與該顯示面板相對且包括一導光板、一光源、至少一導光條以及至少一光學膜片，該導光板具有一第一凸出部、一第二凸出部以及多個導光微結構，該第一凸出部以及該第二凸出部凸出於該導光板的側面，該些導光微結構位於該導光板背對該顯示面板的表面，其中該些導光微結構在該導光板的周圍區域的密度小於該些導光微結構在該導光板的中心區域的密度，該光源包括至少一發光元件，該至少一發光元件位於該導光板的側面，該至少一導光條位於該第一凸出部與該第二凸出部之間，並圍繞該導光板，且該至少一導光條的兩端分別指向該至少一發光元件，該至少一光學膜片位於該導光板與該顯示面板之間，其中該顯示面板、該導光板以及該至少一光學膜片分別具有一貫孔，且該顯示面板、該導光板以及該至少一光學膜片的該些貫孔彼此連通而形成一容置孔；一中心轉軸，位於該容置孔中，且該中心轉軸靠近該顯示面板的一端部凸出於該容置孔；以及至少一指針，與該中心轉軸的該端耦接，且該中心轉軸作為該至少一指針的旋轉中心。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式顯示裝置，其中該些導光微結構在鄰近該至少一發光元件的密度為每平方毫米15個 至每平方毫米20個，且該些導光微結構在該導光板的中心區域的密度為每平方毫米20個至每平方毫米25個。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式顯示裝置，其中各該導光微結構的最大粒徑為30微米至50微米。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式顯示裝置，其中該些導光微結構是凹入於該導光板的溝槽或是凸出於該導光板的網點。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式顯示裝置，其中該光源更包括一電路板，該至少一發光元件配置在該電路板上，該背光模組更包括一反射片，該反射片位於該導光板與該電路板之間，且該反射片具有至少一開口，該至少一發光元件透過該至少一開口而配置在該導光板的側面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式顯示裝置，其中該背光模組更包括一反射件，該反射件包覆該至少一導光條、該第一凸出部以及該第二凸出部。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式顯示裝置，其中該至少一導光條的外表面形成有一反射層，且該至少一導光條透過一黏著層與該導光板接合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式顯示裝置，其中該背光模組更包括一遮光層，形成在該至少一光學膜片的內緣。
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